CN109022851A - FeV80冶炼脱硫的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及FeV80冶炼脱硫的方法，属于钒铁合金冶炼领域。本发明解决的技术问题是以高硫氧化钒为原料冶炼FeV80的合金产品中硫含量易超标、合金成品率低的技术问题。本发明公开了FeV80冶炼脱硫的方法，包括冶炼、精炼的步骤，在冶炼过程中分批次加入冶炼原料，石灰集中一次加入，精炼之前进行喷吹搅拌，所述冶炼原料包括V2O5、V2O3、铝粒、铁粒。本发明针对高硫原料，对钒铁合金中的杂质硫进行有效脱除，制备出的FeV80合金达到相应的国家标准，提升了钒铁冶炼的原料适应性。
Description
技术领域
本发明属于钒铁合金冶炼领域，具体涉及FeV80冶炼脱硫的方法。
背景技术
钒铁作为一类重要的合金添加剂，在炼钢过程中，通过析出强化作用，达到细化晶粒、提高钢材的硬度及耐磨性等作用。目前，钒铁产品主要有FeV50及FeV80两大类，随着近年来对钢材质量的要求不断提升，钢材中的杂质含量要求趋于严格，而FeV80合金本身杂质含量较FeV50低，使其作为炼钢添加剂的优势更明显，FeV80替代FeV50成为必然趋势。
FeV80的制备工艺通常为电铝热法或铝热法还原氧化钒(单一的V2O5或V2O5与V2O3混合原料)，其中，电铝热法还原V2O5与V2O3的混合物，由于其铝耗低而逐渐被大规模采用。FeV80的冶炼炉体一般为直筒炉，制备过程分为冶炼及精炼两步，精炼结束后炉内熔体静置冷却，而后拆炉、合金饼水淬及破碎得到合金产品。直筒炉电铝热法还原氧化钒(V2O5与V2O3混合物)冶炼FeV80合金工艺对氧化钒原料质量要求苛刻，原料适应性较差，尤其在使用高硫含量的氧化钒原料进行合金制备时产品中硫含量容易超标，导致产品合格率低，最终导致钒铁合金的制备成本大幅增加。FeV80产品标准对硫含量要求严格，其中，A级牌号要求S含量≤0.04％，B、C级牌号要求硫含量≤0.06％。FeV80产品中的硫主要为冶炼原料带入，氧化钒原料中的S含量对FeV80产品质量的影响最大，氧化钒中的杂质硫含量越高，相应的FeV80中硫含量越容易超标，而现有的氧化钒生产流程多以钠化焙烧-水浸-硫酸铵沉淀为主，在日趋严峻的环保压力下，硫酸铵沉淀废水(高硫)经净化后须循环至水浸工段，这在一定程度上又使得氧化钒产品中的杂质硫含量增加。
钒铁冶炼脱硫方法中，较常采用的是在冶炼过程中增加渣中石灰(CaO)含量的方法，但该方法使钒铁冶炼渣量大幅增加，相应的炉料单位热量降低，冶炼过程中需要通电补热，电耗成本增加；此外，由于合金熔体与渣熔体间的界面有限，S元素在渣金界面间的传质受限，导致脱硫效率较低，合金中的杂质硫脱除不彻底。
发明内容
本发明解决的技术问题是以高硫氧化钒为原料冶炼FeV80的合金产品中硫含量超标、合金成品率低的技术问题。
本发明解决上述问题的技术方案是提供FeV80冶炼脱硫的方法，包括冶炼、精炼的步骤，其特征在于冶炼过程分批次加入冶炼原料，石灰集中一次加入，精炼之前进行喷吹搅拌，其中冶炼原料包括V2O5、V2O3、铝粒、铁粒。
本发明解决上述问题的技术方案是提供FeV80冶炼脱硫的方法，具体包括如下步骤：
a.冶炼原料的配置，分别配置冶炼原料A和冶炼原料B，其中冶炼原料A包括V2O5、铝粒、铁粒，冶炼原料B包括V2O3、铝粒、铁粒；
b.将部分冶炼原料A加入冶炼炉内，通电引弧，待炉内形成熔池后，停止通电，控制V2O5的加入量为V2O5总量的1/4～1/3；
c.向炉内加入部分冶炼原料A及部分冶炼原料B，加料结束后继续通电冶炼，待渣中TV含量低于2.0％后停止通电；
d.向炉内加入石灰，然后继续通电冶炼，待石灰熔化后，停止通电；
e.对炉内熔体进行喷吹搅拌，继续通电冶炼，待渣中TV含量低于1.5％后，停止通电；
f.向炉内加入剩余的冶炼原料A及冶炼原料B，继续通电冶炼；
g.待渣中TV含量低于2％后进行精炼，渣中TV低于1.5％后结束精炼，精炼结束后停止通电，进行炉体冷却、拆炉、合金饼水淬、破碎。
其中，步骤a所述V2O5、V2O3中的硫含量为0.2％～0.5％。
其中，步骤a所述冶炼原料中V2O5总量与V2O3总量的质量比为3:4～4:3。
其中，步骤c原料A的加入量按照其中的V2O5占V2O5总量的1/2～2/3确定，原料B的加入量按照其中V2O3占V2O3总量的1/2～2/3确定。
其中，步骤c加入的原料A中V2O5含量与加入的原料B中V2O3含量相同。
其中，石灰的加入量按照CaO含量为V2O5及V2O3总质量的1/7～1/4确定。
其中，喷吹气体为氮气，气压为0.4～0.6MPa，喷吹时间为1～3min。
本发明的有益效果：
本发明以高硫氧化钒为原料制备FeV80合金，分批次加入冶炼原料，通过在冶炼过程中集中添加石灰并进行喷吹搅拌的方式，对钒铁合金中的杂质硫进行有效脱除，制备出的FeV80合金达到相应的国家标准；本发明对于硫含量超标、普通工艺不能冶炼的原料进行冶炼得到合格的FeV80合金，提升了钒铁冶炼的原料适应性，在氧化钒生产环保压力日益增加的背景下，本发明所提供的方法具有广阔的应用前景；本发明石灰用量与现有工艺保持一致，能够得到较低硫含量的FeV80合金产品，不影响生产成本；本发明操作步骤简单、工业上易于实现。
具体实施方式
本发明提供FeV80冶炼脱硫的方法，包括冶炼、精炼的步骤，冶炼过程分批次加入冶炼原料，石灰集中一次加入，精炼之前进行喷吹搅拌，其中冶炼原料包括V2O5、V2O3、铝粒、铁粒。
具体的，本发明提供FeV80冶炼脱硫的方法，包括如下步骤：
a.冶炼原料的配置，分别配置冶炼原料A和冶炼原料B，其中冶炼原料A包括V2O5、铝粒、铁粒，冶炼原料B包括V2O3、铝粒、铁粒；
b.将部分冶炼原料A加入冶炼炉内，通电引弧，待炉内形成熔池后，停止通电，控制V2O5的加入量为V2O5总量的1/4～1/3；
c.向炉内加入部分冶炼原料A及部分冶炼原料B，加料结束后继续通电冶炼，待渣中TV含量低于2.0％后停止通电；
d.向炉内加入石灰，然后继续通电冶炼，待石灰熔化后，停止通电；
e.对炉内熔体进行喷吹搅拌，继续通电冶炼，待渣中TV含量低于1.5％后，停止通电；
f.向炉内加入剩余的冶炼原料A及冶炼原料B，继续通电冶炼；
g.待渣中TV含量低于2％后进行精炼，渣中TV低于1.5％后结束精炼，精炼结束后停止通电，进行炉体冷却、拆炉、合金饼水淬、破碎。
本发明集中添加石灰，在一定时间段内使渣中CaO的浓度急速增加，即CaO在合金层与渣层间形成较大的浓度差，合金中的S元素向渣层扩散并与CaO结合成化合物；但上述过程中，S元素的扩散界面，即渣层与合金层的界面有限，限制S在界面间的扩散效率，故通过增加喷吹搅拌，使合金与渣层充分混合，增大S元素的扩散界面，达到增大脱硫效率的技术目的。
其中，V2O5、V2O3中的硫含量为0.2％～0.5％。
其中，所述冶炼原料中V2O5与V2O3的质量比为3:4～4:3。
其中，步骤c原料A的加入量按照其中的V2O5占V2O5总量的1/2～2/3确定，原料B的加入量按照其中V2O3占V2O3总量的1/2～2/3确定。
作为优选的，步骤c加入的原料A中V2O5含量与加入的原料B中V2O3含量相同。
其中，石灰的加入量按照CaO含量为V2O5及V2O3总质量的1/7～1/4确定。
其中，喷吹气体为氮气，气压为0.4～0.6MPa，喷吹时间为1～3min。
以下通过对比例和实施例对本发明作进一步的解释说明。
实施例1
a.分别对1200kg高硫片状V2O5(TV含量＝55％，S含量＝0.2％)及1600kg高硫V2O3(全钒含量＝64％，S含量＝0.2％)进行配料、混料，其中1200kg高硫片状V2O5配加638kg铝粒(纯度99.5％)、165kg铁粒(纯度98％)得到冶炼原料A，1600kg高硫V2O3配加680kg铝粒(纯度99.5％)及256kg铁粒(纯度98％)得到冶炼原料B，配料过程中，按照氧化钒原料的量进行分罐装配料、混料；
b.冶炼开始前，先将配制好的含400kg高硫片状V2O5的冶炼原料A加入炉内，通电引弧(电压190v，电流7500A)，待炉内形成熔池后，停止通电；
c.向炉内加入配制好的含800kg高硫片状V2O5的冶炼原料A及含800kg高硫V2O3的冶炼原料B，加料结束后继续通电冶炼(电压135v、电流11500A)，待渣中TV含量低于2.0％后停止通电；
d.向炉内加入444kg石灰(CaO含量90％)，然后继续通电冶炼(电压135v、电流11500A)，待石灰熔化后，停止通电；
e.进行喷吹搅拌，氮气压力为0.4MPa，喷吹3min后停止，继续通电冶炼(电压135v、电流11500A)，待渣中TV含量低于1.5％后停止通电；
f.向炉内加入配制好的含800kg高硫V2O3的原料冶炼原料B，加料完成后继续通电冶炼(电压135v、电流11500A)；
g.至渣中TV含量低于2％后进行精炼，渣中TV低于1.5％后结束精炼，然后进行炉体冷却、拆炉、合金饼水淬、破碎，合金成分为：TV-80.7％，C-0.12％，Si-0.8％，P-0.03％，S-0.02％，Al-1.3％，Mn-0.4％。
对比例1
a.分别对1200kg高硫片状V2O5(TV含量＝55％，S含量＝0.2％)及1600kg高硫V2O3(全钒含量＝64％，S含量＝0.2％)进行配料、混料，其中1200kg高硫片状V2O5配加638kg铝粒(纯度99.5％)、165kg铁粒(纯度98％)、190kg石灰(CaO含量90％)得到冶炼原料A，1600kg高硫V2O3配加680kg铝粒(纯度99.5％)、256kg铁粒(纯度98％)、254kg石灰(CaO含量90％)得到冶炼原料B，配料过程中，按照氧化钒原料的量进行分罐装配料、混料；
b.冶炼开始前，先将配制好的含400kg高硫片状V2O5的冶炼原料A加入炉内，通电引弧(电压190v，电流7500A)，待炉内形成熔池后，停止通电；
c.向炉内加入配制好的含800kg高硫片状V2O5的冶炼原料A及含800kg高硫V2O3的冶炼原料B，加料结束后继续通电冶炼(电压135v、电流11500A)，待渣中TV含量低于1.5％后停止通电；
d.向炉内加入配制好的含800kg高硫V2O3的冶炼原料B，加料完成后继续通电冶炼(电压135v、电流11500A)；
e.至渣中TV含量低于2％后进行精炼，渣中TV低于1.5％后结束精炼，然后进行炉体冷却、拆炉、合金饼水淬、破碎，合金成分为：TV-80.2％，C-0.1％，Si-1.0％，P-0.02％，S-0.09％，Al-1.2％，Mn-0.4％。
实施例2
a.分别对1400kg高硫片状V2O5(TV含量＝55％，S含量＝0.4％)及1400kg高硫V2O3(全钒含量＝63％，S含量＝0.4％)进行配料、混料，其中1400kg高硫片状V2O5配加744kg铝粒(纯度99.5％)、193kg铁粒(纯度98％)得到冶炼原料A，1400kg高硫V2O3配加612kg铝粒(纯度99.5％)及221kg铁粒(纯度98％)得到冶炼原料B，配料过程中，按照氧化钒原料的量进行分罐装配料、混料；
b.冶炼开始前，先将配制好的含400kg高硫片状V2O5的冶炼原料A加入炉内，通电引弧(电压190v，电流7500A)，待炉内形成熔池后，停止通电；
c.向炉内加入配制好的含800kg高硫片状V2O5的冶炼原料A及含800kg高硫V2O3的冶炼原料B，加料结束后继续通电冶炼(电压135v、电流11500A)，待渣中TV含量低于2.0％后停止通电；
d.向炉内加入622kg石灰(CaO含量90％)，然后继续通电冶炼(电压135v、电流11500A)，待石灰熔化后，停止通电；
e.进行喷吹搅拌，氮气压力为0.5MPa，喷吹2min后停止，继续通电冶炼(电压135v、电流11500A)，待渣中TV含量低于1.5％后停止通电；
f.向炉内加入配制好的含200kg高硫片状V2O5的冶炼原料A及含600kg高硫V2O3冶炼原料B，加料完成后继续通电冶炼(电压135v、电流11500A)；
g.至渣中TV含量低于2％后进行精炼，渣中TV低于1.5％后结束精炼，然后进行炉体冷却、拆炉、合金饼水淬、破碎，合金成分为：TV-80.1％，C-0.11％，Si-0.9％，P-0.02％，S-0.01％，Al-1.2％，Mn-0.40％。
对比例2
a.分别对1400kg高硫片状V2O5(TV含量＝55％，S含量＝0.4％)及1400kg高硫V2O3(全钒含量＝63％，S含量＝0.4％)进行配料、混料，其中1400kg高硫片状V2O5配加744kg铝粒(纯度99.5％)、193kg铁粒(纯度98％)、311kg石灰(CaO含量90％)得到冶炼原料A，1400kg高硫V2O3配加612kg铝粒(纯度99.5％)、221kg铁粒(纯度98％)、311kg石灰(CaO含量90％)得到冶炼原料B，配料过程中，按照氧化钒原料的量进行分罐装配料、混料；
b.冶炼开始前，先将配制好的含400kg高硫片状V2O5的冶炼原料A加入炉内，通电引弧(电压190v，电流7500A)，待炉内形成熔池后，停止通电；
c.向炉内加入配制好的含800kg高硫片状V2O5的冶炼原料A及含800kg高硫V2O3的冶炼原料B，加料结束后继续通电冶炼(电压135v、电流11500A)，待渣中TV含量低于1.5％后停止通电；
d.向炉内加入配制好的含200kg高硫片状V2O5的冶炼原料A及含600kg高硫V2O3的冶炼原料B，加料完成后继续通电冶炼(电压135v、电流11500A)；
e.至渣中TV含量低于2％后进行精炼，渣中TV低于1.5％后结束精炼，然后进行炉体冷却、拆炉、合金饼水淬、破碎，合金成分为：TV-79.9％，C-0.09％，Si-1.2％，P-0.03％，S-0.18％，Al-1.1％，Mn-0.4％。
实施例3
a.分别对1600kg高硫片状V2O5(TV含量＝54％，S含量＝0.5％)及1200kg高硫V2O3(全钒含量＝64％，S含量＝0.5％)进行配料、混料，其中1600kg高硫片状V2O5配加869kg铝粒(纯度99.5％)、216kg铁粒(纯度98％)得到冶炼原料A，1200kg高硫V2O3配加510kg铝粒(纯度99.5％)及192kg铁粒(纯度98％)得到冶炼原料B，配料过程中，按照氧化钒原料的量进行分罐装配料、混料；
b.冶炼开始前，先将配制好的含400kg高硫片状V2O5的冶炼原料A加入炉内，通电引弧(电压190v，电流7500A)，待炉内形成熔池后，停止通电；
c.向炉内加入配制好的含800kg高硫片状V2O5的冶炼原料A及含800kg高硫V2O3的冶炼原料B，加料结束后继续通电冶炼(电压135v、电流11500A)，待渣中TV含量低于2.0％后停止通电；
d.向炉内加入778kg石灰(CaO含量90％)，然后继续通电冶炼(电压135v、电流11500A)，待石灰熔化后，停止通电；
e.进行喷吹搅拌，氮气压力为0.6MPa，喷吹1min后停止，继续通电冶炼(电压135v、电流11500A)，待渣中TV含量低于1.5％后停止通电；
f.向炉内加入配制好的含400kg高硫片状V2O5的冶炼原料A及含400kg高硫V2O3的冶炼原料B，加料完成后继续通电冶炼(电压135v、电流11500A)；
g.至渣中TV含量低于2％后进行精炼，渣中TV低于1.5％后结束精炼，然后进行炉体冷却、拆炉、合金饼水淬、破碎，合金成分为：TV-81.5％，C-0.12％，Si-0.9％，P-0.01％，S-0.01％，Al-1.0％，Mn-0.4％。
对比例3
a.分别对1600kg高硫片状V2O5(TV含量＝54％，S含量＝0.5％)及1200kg高硫V2O3(全钒含量＝64％，S含量＝0.5％)进行配料、混料，其中1600kg高硫片状V2O5配加869kg铝粒(纯度99.5％)、216kg铁粒(纯度98％)、445kg石灰(CaO含量90％)得到冶炼原料A，1200kg高硫V2O3配加510kg铝粒(纯度99.5％)及192kg铁粒(纯度98％)、333kg石灰(CaO含量90％)得到冶炼原料B，配料过程中，按照氧化钒原料的量进行分罐装配料、混料；
b.冶炼开始前，先将配制好的含400kg高硫片状V2O5的冶炼原料A加入炉内，通电引弧(电压190v，电流7500A)，待炉内形成熔池后，停止通电；
c.向炉内加入配制好的含800kg高硫片状V2O5的冶炼原料A及含800kg高硫V2O3的冶炼原料B，加料结束后继续通电冶炼(电压135v、电流11500A)，待渣中TV含量低于1.5％后停止通电；
d.向炉内加入配制好的含400kg高硫片状V2O5的冶炼原料A及含400kg高硫V2O3的冶炼原料B，加料完成后继续通电冶炼(电压135v、电流11500A)；
e.至渣中TV含量低于2％后进行精炼，渣中TV低于1.5％后结束精炼，然后进行炉体冷却、拆炉、合金饼水淬、破碎，合金成分为：TV-80.9％，C-0.15％，Si-1.3％，P-0.01％，S-0.21％，Al-1.3％，Mn-0.4％。
Claims (8)
1.FeV80冶炼脱硫的方法，包括冶炼、精炼的步骤，其特征在于冶炼过程中分批次加入冶炼原料，石灰集中一次加入，精炼之前进行喷吹搅拌，所述冶炼原料包括V2O5、V2O3、铝粒、铁粒。
2.根据权利要求1所述的FeV80冶炼脱硫的方法，其特征在于包括如下步骤：
a.冶炼原料的配置，分别配置冶炼原料A和冶炼原料B，其中冶炼原料A包括V2O5、铝粒、铁粒，冶炼原料B包括V2O3、铝粒、铁粒；
b.将部分冶炼原料A加入冶炼炉内，通电引弧，待炉内形成熔池后，停止通电，原料A的加入量按照其中的V2O5为V2O5总量的1/4～1/3确定；
c.向炉内加入部分冶炼原料A及部分冶炼原料B，加料结束后继续通电冶炼，待渣中TV含量低于2.0％后停止通电；
d.向炉内加入石灰，然后继续通电冶炼，待石灰熔化后，停止通电；
e.对炉内熔体进行喷吹搅拌，继续通电冶炼，待渣中TV含量低于1.5％后，停止通电；
f.向炉内加入剩余的冶炼原料A及冶炼原料B，继续通电冶炼；
g.待渣中TV含量低于2％后进行精炼，渣中TV低于1.5％后结束精炼，精炼结束后停止通电，进行炉体冷却、拆炉、合金饼水淬、破碎。
3.根据权利要求1或2所述的FeV80冶炼脱硫的方法，其特征在于：所述V2O5、V2O3中的硫含量为0.2％～0.5％。
4.根据权利要求1～3任一项所述的FeV80冶炼脱硫的方法，其特征在于：所述V2O5与V2O3的质量比为3:4～4:3。
5.根据权利要求2～4任一项所述的FeV80冶炼脱硫的方法，其特征在于：步骤c所述原料A的加入量按照其中的V2O5占V2O5总量的1/2～2/3确定，原料B的加入量按照其中V2O3占V2O3总量的1/2～2/3确定。
6.根据权利要求5所述的FeV80冶炼脱硫的方法，其特征在于：加入的原料A中V2O5含量与加入的原料B中V2O3含量相同。
7.根据权利要求1～6任一项所述的FeV80冶炼脱硫的方法，其特征在于：所述石灰的加入量按照CaO含量为V2O5及V2O3总质量的1/7～1/4确定。
8.根据权利要求1～7任一项所述的FeV80冶炼脱硫的方法，其特征在于：所述喷吹气体为氮气，气压为0.4～0.6MPa，喷吹时间为1～3min。
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